Constructing Resilient Cross‐Linked Network Toward Stable All‐Solid‐State Lithium‐Sulfur Batteries

材料科学 阴极 复合数 电化学 电解质 硫黄 电极 化学工程 复合材料 硫化物 锂硫电池 冶金 工程类 物理化学 化学
作者
Xinxin Zhu,Wei Jiang,Liguang Wang,Jun Lü
出处
期刊:Advanced Energy Materials [Wiley]
卷期号:14 (17) 被引量:15
标识
DOI:10.1002/aenm.202304244
摘要

Abstract Lithium‐sulfur batteries utilizing sulfide solid electrolytes hold considerable potential for achieving both high energy density and enhanced safety. However, the substantial volume changes experienced by sulfur during cycling result in mechanical stress accumulation, leading to mechanical degradation and thereby degrading overall electrochemical performance. In this study, a stress‐buffer strategy is proposed to address this challenge by engineering a mechanically resilient crosslinked structure for the composite sulfur cathode. This structure is accomplished through the integration of a highly flexible thermoplastic elastomer (ethylene vinyl acetate, EVA), which enables stress release during sulfur volume variations by the repeated stretching and shrinking of EVA, thereby maintaining stable ionic/electronic diffusion channels within the electrode. By virtue of the mechanically stable architecture, the stress evolution experienced by the entire sulfur electrode is substantially reduced, witnessing a remarkable decrease of ≈33.7%. Consequently, the S‐EVA composite cathode demonstrates exceptional electrochemical performance, especially cycling stability. Notably, the S‐EVA composite cathode, with a high loading of 7.5 mg cm −2 , exhibits stable cycling performance close to 3.0 mAh cm −2 within 50 cycles. This work not only offers novel insights into mitigating the mechanical stress within the electrode but also paves the way for developing durable high‐performance all‐solid‐state batteries.
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